くま取りモータ

くま取り磁極モータは、少なくとも 1890 年まで遡るAC 単相 電気モータの元祖です。 ^[1]くま取り磁極モータは、補助巻線が各極の一部を囲む銅製のリングまたはバーで構成され、弱い回転磁界を発生させるモータです。^[2]単相交流電源がステータ巻線に適用されると、極に日陰が作られるため、回転磁界が発生します。この補助的な単巻巻線は、くま取りコイルと呼ばれます。磁界によってこのコイルに誘導される電流は、その極 (くま取り磁極) の磁束変化の位相を遅らせて 2 相回転磁界を発生させることで、第 2 の電気位相を作り出します。回転方向は、極の日陰のない側から日陰 (リング) の側へ向かいます。^[2]日陰の部分と日陰のない部分の間の位相角が小さいため、くま取り磁極モータは、全速力時のトルクに比べて始動トルクが小さくなります。図に示す非対称型のくま取り極モータは、ステータを分解して裏返すことによってのみ反転可能ですが、似たようなモータの中には、太い銅棒の代わりに細いワイヤでできた、スイッチで短絡可能な小さな補助巻線を備え、電気的に反転できるものもあります。電気的に反転する別の方法は、4つのコイル（2組の同一コイル）を使用する方法です。^[3]

これらのモーターの一般的な非対称形 (写真) には巻線が 1 つしかなく、コンデンサや始動巻線/始動スイッチがないため、経済的で信頼性が高い。より大型で最新のタイプには、電気的には 1 つだけであっても物理的な巻線が複数あり、コンデンサが使用される場合がある。始動トルクが低いため、始動しやすいファンやその他の負荷の駆動に最適である。巻線の一方の電気的端の近くに複数のタップがある場合があり、天井ファンのように、一度に 1 つのタップを選択することで、可変速度と電力を提供する。さらに、ファンでよく使用されるTRIACベースの可変速度制御と互換性がある。出力が約1 ⁄ 4馬力 (190 W)までのサイズで構築されている。1 ⁄ 3 馬力 (250 W) を超えるものは一般的ではなく、大型モーターの場合は他の設計の方が特性が良い。主な欠点は、約 26% と効率が低いことである。^[4]大きな利点は、モーターの停止電流が動作電流よりもわずかに高いだけなので、何らかの理由でモーターが停止した場合でも、過熱したり回路保護が作動したりするリスクが低いことです。

• かご型非同期モータ: 少数馬力で使用される最も一般的なタイプのくま取り極モータには、積層鋼製シリンダーと、その表面に縦方向に埋め込まれた導電性の銅またはアルミニウムのバーから構成されるかご型ローターがあり、その両端が接続されています。
• 同期永久磁石式では、永久磁石 などの磁化されたローターを使用します。このローターは回転磁界と同期して回転します。ローターが回転磁界より遅れ始めると、駆動トルクが増加し、ローターはわずかに速度を上げて、回転磁界内のローターの位置がトルク = 抗力となる点に到達します。同様に、磁界の回転が遅くなると、ローターは磁界に対して前進し、トルクは減少するか、または負になり、ローターの速度が遅くなり、再びトルク = 抗力となる磁界に対する位置に到達します。
  このため、これらのモーターは電気時計や、場合によっては蓄音機のターンテーブルの駆動によく使用されます。これらのアプリケーションでは、モーターの速度は、モーターに適用される主電源の周波数と同じくらい正確です。これらのモーターは、電気シェーバーにも使用されます。多くの場合、ローターとそれに関連する減速ギアトレインは、アルミニウム、銅、またはプラスチックの筐体に収められており、密閉されたローターは筐体を介して磁気的に駆動されます。このようなギア付きモーターは、最終出力シャフトまたはギアが 600 RPMから1/168 回転/時 (1 回転/週) まで回転するタイプが一般的です。
• 同期かご型モータは、磁化されたロータにかご型モータが取り付けられている点で、この 2 つを組み合わせたものです。そのため、モータは誘導モータのように始動します。ロータが磁石と同期すると、かご型モータには電流が誘導されず、それ以上の動作には関与しません。

くま取り極モーターの基準から見ても、これらのモーターの出力は通常非常に低いです。明確な始動機構がない場合が多いため、一定周波数の主電源で動作するモーターのローターは、主電源周波数の 1 サイクル以内に動作速度に到達できるように非常に軽量でなければなりません。さらに開発が進むと、くま取りリングがまったく不要になります。電力を加えると、磁化されたローターが十分に「はじき飛ばされ」、同期を確立するのに十分な速度で動きます。機械的な手段により、ローターが間違った方向に始動するのを防ぎます。この設計は、静止時の負荷がゼロに近く、慣性がほとんどない場合にのみ、十分に機能します。これは、クオーツ式の機械式時計に使用されるモーターに似ています。最近では、可変周波数制御を使用することで、同期モーターをゆっくりと始動させ、より大きなトルクを出力できるようになりました。

• シェーディングコイル

• 電気電子技術者協会、「サブ同期共振の解析と制御：IEEE 電力工学協会 1976 冬季会議およびテスラシンポジウムで発表」。ニュージャージー州ピスカタウェイ、IEEE、c1976。76CH1066-O-PWR。LCCN 77153757 //r842

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